なぜ重心が低いと安定する?姿勢と支持基底面を運動学で解説

湖のほとりで座っている女性。夕焼けで瞑想している。 基礎医学
ダイ吉
ダイ吉

こんにちは、専門学校教員で
理学療法士のダイ吉です!

バランスや姿勢の授業では、

「支持基底面を広く」

「重心を低くすると安定する」

こんな話を、聞いたことありますよね。

プク太
プク太

うん、テストにも出るから

暗記しろって言われた。

ダイ吉
ダイ吉

暗記も大事なんだけど、

なぜ安定するのか?

も理解できるといいよね。

姿勢の安定は、なんとなく…といった感覚ではなく、力学で説明できます。

ということで本日は、姿勢とバランスの関係から整理していきましょう。


姿勢はなぜ安定・不安定になる?

姿勢は、常に重力の影響を受けてながら保たれているため、外力が加わっても崩れにくい状態ほど安定しているといえます。

立っている姿勢も、実は重力に対して常にバランスを取り続けている状態です。

ダイ吉
ダイ吉

プク太くん、これ見てよ。

どっちが安定しそう?

背が高くて細いやじろえべえと、背が低くて丸っこいやじろべえの比較イラスト。

プク太
プク太

そりゃ、右の方でしょ。

右のやじろべえは、重心の位置が低いし、支持基底面が広いです。パっと見ただけで、安定してそうだと感じますよね。

では、なぜ姿勢が安定するのか?を、運動学的に整理してみましょう。

重心が低いとなぜ安定するのか

また、やじろべえで例えてみます。

支点から重りまでの距離が近いと、モーメント(回転する力)が小さくなるため、同じ傾きでも重心の移動距離が小さくなります。

同じ30°で傾く2つのやじろべえ。重心が低い方がモーメントが小さいことを比較しながら解説。

反対に重心が高い姿勢では、少しの傾きでも大きな重心移動を伴うため、不安定になってしまうのです。

2体のスティックピクチャー。重心の高さにより安定性が変わること解説。

よって、腰を落とした姿勢や、しゃがみ姿勢では、重心が下に移動するため、各関節にかかる負担が減るため安定するのですね。

支持基底面が広いとなぜ安定するのか

姿勢が安定する条件は、重心が支持基底面の中にあることです。よって、支持基底面が広いほど、この条件を満たしやすくなります。

2体のスティックピクチャー。足を拡げると安定することを解説。

たとえば、開脚立位を取るだけで支持基底面が広がるため、小さな外力でも重心がはみ出づらくなるのです。

ダイ吉
ダイ吉

電車とかだと無意識に

足を広げて立つでしょ?

プク太
プク太

うん、なんか踏ん張れる

感じがするからね。

たとえ電車が揺れても、重心が支持基底面の外へ出なければ、姿勢は崩れません。

つまり、支持基底面が広い=多少揺れても耐えられる。これが、支持基底面が広いと安定する理由です。

安定性に影響するその他の要因

ここまでで、姿勢の安定に最も影響する「重心の高さ」「支持基底面」を見てきました。

スプーンの両端にコインと野菜をぶらさげ。バランスを取っている図。

実際の姿勢制御では、これ以外にも安定性に影響する要因があります。ただし、これらは主条件を補助する要素です。

ここからは、姿勢の安定に関わるその他の要因を簡単に整理しておきましょう。

重心が中心に近い

重心は支持基底面の中にあれば、必ず安定するわけではありません。

ギリギリ枠の中よりも、中心に近づけば近づくほど、姿勢は安定します。

2体のスティックピクチャー。重心の左右の位置により安定性が変わること解説。

姿勢の評価では、頭や上肢の位置、あるいは土台となる骨盤の傾きなどから、支持基底面のどのあたりに重心が落ちているのかに着目してみましょう。

関連記事 ASISとPSISの位置関係!骨盤の中間位・前傾・後傾について

質量が大きい

質量が大きいと、外力が加わっても身体が動きにくくなるため、姿勢は安定します。

たとえば、体重の大きな力士は、多少押されても簡単には動きませんよね。これは質量が大きく、外力の影響を受けにくいためです。

2体のスティックピクチャー。質量の大きさより安定性が変わること解説。

ただし、重心の高さや支持基底面よりも、影響は小さいため、質量は安定性を補助する要因として考えるとよいでしょう。

ダイ吉
ダイ吉

プク太くんの体重なら、
姿勢が十分に安定するね。

プク太
プク太

うっさいな~、

放っておいてよ。

接地面の摩擦が強い

身体を支える接地面と、触れている身体の部位との、摩擦抵抗もバランスに影響します。

2体のスティックピクチャー。設置している床材によって安定性が変わること解説。

当然ですが、床面がつるつる滑る場合、踏ん張りが効かないため、姿勢は不安定になります。

フローリングに立つ時、靴下よりも裸足の方が安定するのは、摩擦が強くなるからです。

プク太
プク太

なるほど、摩擦も大事だね。

ダイ吉
ダイ吉

見落としがちな項目かも。

精神面の乱れが無い

最後は、メンタル面の影響です。

人って、転んだらケガをする、落ちたら死ぬ、こんなプレッシャーに弱いですよね。

2体のスティックピクチャー。プレッシャーの違いで安定性が変わること解説。

普段は難なく取れる姿勢も、精神面が乱れることで、安定を保てなくなることがあります。

ダイ吉
ダイ吉

患者さんに「動くな」と
言うのもストレスかもね。

プク太
プク太

えええぇ、それじゃ姿勢の
評価ができないじゃん。

う~ん、姿勢の評価をするのは、患者さんとの信頼関係が出来てからかな…?

関連記事 臨床で差がつく!カウンターウェイトと「バランス戦略」の評価法

おわりに

さて、紹介した6つの因子ですが、どれか1つでも崩れると、各関節が無駄な回転運動を始めて不安定になります。

だから、姿勢の評価をする際は、静止が当たり前と思わず、支持基底面と重心との関係を見極めるように進めていきましょう!

そうすれば、後は勝手に分析が進むはず。

ダイ吉
ダイ吉

それでは、姿勢とバランスの
評価が上手くいきますように!

関連記事 METs計算で混乱する人専用|国試でも使える消費カロリーの考え方